Rooftops adiabatiques, préparateur ECS à condensation et cuisson gaz pour l’espace de restauration « l’Aire des Vérités » (03)

L’Aire des Vérités est située au cœur de la technopole de La Loue-Passat, près de Montluçon, au bord de la RN 145. L’aire d’autoroute est entourée d’une cinquantaine d’entreprises et un centre routier et logistique en plein essor, constituant ainsi un potentiel de clientèle conséquent.

Ouvert au public en septembre 2014, l’espace de restauration de l’Aire des Vérités comprend :

• un restaurant en libre-service de 160 couverts
• un restaurant traditionnel, l’Orangerie, de 100 couverts
• un point snack de 40 places
• un bar et une salle de réception de 80 personnes pouvant s’ouvrir sur le restaurant

Imaginé par le gérant actuel, Jean-Claude Bruni, le bâtiment couvre une surface totale de 1 700 m². Une verrière de 450 m², atteignant 8,60 m au plus haut, offre un cadre lumineux et accueillant pour la clientèle. De nombreux éléments de décoration subliment la verrière :

• un jardin tropical et un jardin sec, constitués de plantes exceptionnelles du monde entier
• une grande volière d’oiseaux rares
• un bassin à débordement peuplé de carpes du Japon
• des sculptures et décorations originales

L’enjeu pour ce nouveau bâtiment était de couvrir les besoins énergétiques d’un espace de restauration atypique présentant une immense verrière, tout en assurant un haut niveau de confort pour la clientèle.

L’Aire des Vérités comprend également un parking pour poids lourds de 100 places, qui a pris place à l’arrière du bâtiment. Un espace restauration et sept boxes de douches à jeton ont été prévus pour les routiers. Quotidiennement, entre 30 et 40 douches soit 1 200 à 1 600 l d’ECS sont consommés. Des circonstances imposaient de trouver un équipement pouvant fournir de l’eau chaude à profusion et à tout moment, tout en maîtrisant les consommations d’énergie.

Le bureau d’études thermiques de Bernard Laclautre a donc été sollicité par le maître d’ouvrage pour répondre à ces objectifs, en limitant les coûts associés à l’installation et à l’usage.

Les besoins en chauffage et en climatisation ont tout d’abord été réduits par différents éléments intervenant dans la conception de la verrière :

• habillage par un bardage double peau
• baies vitrées composées de menuiseries en aluminium à rupture de pont thermique
• doubles-vitrages à lame d’argon et de joints d’étanchéité
• verrière en polycarbonate alvéolaire pour sa résistance et le contrôle solaire

Ensuite, le bureau d’études a étudié chaque zone pour adapter les besoins en chauffage et climatisation de façon sur mesure. 5 rooftops adiabatiques ont ainsi été installés pour couvrir les besoins de chauffage et de refroidissement :

• Les besoins de chauffage sont couverts en hiver par une rampe de brûleurs gaz haut rendement (> 92 % sur PCI).
• Le refroidissement en été est assuré par la fonction rafraîchissement adiabatique des rooftops et celle des trois unités autonomes de rafraîchissement.

Le principe du refroidissement adiabatique est simple et économique : l’air extérieur est aspiré par un ventilateur centrifuge et traverse un média humide. Au contact de l’air chaud aspiré, l’eau s’évapore, absorbant ainsi les calories de l’air chaud. L’air alors refroidi est soufflé dans la verrière. Cette technique préserve en permanence un écart de température entre l’extérieure et l’intérieure. Selon des mesures réalisées par l’Ademe sur un autre site, cet écart peut atteindre plus de 12 °C.

Les unités de rafraîchissement et les rooftops adiabatiques couvrent les besoins de différents espaces :

• 2 rooftops pour le restaurant sous verrière
• 1 rooftop pour l’espace boutique et snack
• 1 rooftop pour le libre-service et l’espace routiers
• 1 rooftop pour la salle de réception
• 1 unité pour le libre-service et l’espace routiers
• 2 unités pour l’espace boutique-snack et le restaurant

Des buses longue portée à ailettes verticales multidirectionnelles à faible perte de charges diffusent l’air issu du rooftop adiabatique. Les unités autonomes de rafraîchissement sont dotées d’un plénum également raccordé à des buses de diffusion longue portée. Orientées de façon à éviter le soufflage sur les clients, elles garantissent un confort supérieur à des cassettes qui seraient intégrées au plafond. Selon le retour d’expérience du maître d’ouvrage, les cassettes confèrent une sensation de soufflage désagréable pour le client. Les conduits diffuseurs rectangulaires, longs jusqu’à 30 m, intègrent les bouches longue portée. L’esthétisme de la verrière est préservé par leur teinte identique à la charpente métallique à laquelle ils sont suspendus.

Un répartiteur de commande des rooftops adapte les besoins de chaque zone grâce aux sondes de température et aux sondes d’hygrométrie. Les débits d’air chaud ou froid, pouvant atteindre 10 000 m3/h, peuvent être modulés selon 10 vitesses en été et 3 vitesses en hiver. En parallèle, 5 tourelles d’extraction d’air (10 000 m3/h pour 60 Pa) fonctionnent en période d’été, pour permettre le maintien d’une hygrométrie satisfaisante dans le bâtiment.

Deux centrales double flux assurent le renouvellement d’air hygiénique réglementaire de différentes zones :

• les blocs sanitaires réservés aux routiers
• les zones de restauration et la boutique

Les centrales intègrent un échangeur de récupération d’énergie haute efficacité (80 %), transférant ainsi la chaleur entre l’air sortant et l’air entrant. Les autres blocs sanitaires sont équipés d’une ventilation simple flux par extraction et la zone cuisson, de quatre hottes d’extraction avec centrale de compensation d’air sur induction.

Pour répondre au besoin en ECS, le BET s’est porté sur un préparateur d’ECS gaz à condensation et à semi-accumulation. L’équipement d’une puissance utile de 111 kW a été placé entre les douches et la cuisine pour limiter les pertes de chaleur liées au circuit. Il atteint un rendement de 96,6 % PCI en régime maximum (80-60 °C) grâce à sa conception « Tank-in-Tank » : un ballon accumulateur (90 °C) est totalement immergé dans un ballon primaire. L’eau froide passe dans un ballon sanitaire de préchauffage avant d’entrer dans le ballon d’eau chaude supérieur. La partie supérieure étant maintenue à une température élevée, de l’eau chaude peut être fournie en permanence et à la demande.

Afin de permettre la préparation de l’ensemble des plats de la carte du restaurant et du snack, des équipements gaz et électriques équipent la cuisine professionnelle. Parmi eux, un piano gaz a été conçu sur mesure, pour une plus grande ergonomie. Il est composé de deux feux vifs, d’une plaque coup de feu et d’une plancha. Le système Écoflam des feux permet le déclenchement automatique de l’électrovanne commandant l’arrivée du gaz. Par simple appui ou glissement d’un récipient sur la sphère en inox, le brûleur à corps inox s’allume ou s’étend automatiquement, permettant ainsi de réaliser des économies de gaz.

• Rooftops adiabatiques : 4 rooftops de modèle REV 55 monobloc combiné d’une puissance de 55 kW enchauffage et jusqu’à 38 kW froid; 1 rooftop  de modèle REV 35 monobloc combiné d’une puissance de 39 kW enchauffage et jusqu’à 38 kW froid
• Unités de rafraîchissement seul : Modèle REXC 210, monobloc d’une puissance pouvant atteindre 38 kW froid
• Préparateur d’ECS gaz à condensation et à semi-accumulation : modèle HeatMaster TC 120, marque : ACV, puissance utile : 111 kW, rendement : 96,6 % PCI en régime maximum (80-60 °C)
• Piano gaz : marque Capic, 2 feux vifs Écoflam, 1 plaque coup de feu, 1 plancha

La solution pour le chauffage et le refroidissement de la verrière s’avère intéressante en termes de budget : le coût d’exploitation des rooftops adiabatiques est 70 % inférieur à celui d’une climatisation électrique aérothermie Inverter.

Le piano gaz satisfait les exigences du maître d’ouvrage en termes d’efficacité et d’économies. Selon Sophie Andrivon, la directrice de GC2M, « les nouveaux brûleurs à corps inox, associés à Écoflam, permettent d’économiser environ 30 % de gaz en restauration commerciale, avec 10 % de gain de temps sur les montées en température ; de plus, la durée de vie d’un brûleur est doublée. »

Après une année d’exploitation, entre septembre 2014 et août 2015, les consommations réelles correspondent aux attentes du maître d’ouvrage :

• ECS et cuisson
  • Gaz : 96 MWh
• Chauffage et rafraîchissement
  • Gaz : 349 MWh
  • Électricité : 17 MWh (18 kWh/jour/appareil, durant 120 jours de fonctionnement)
  • Eau : 96 m3 (100 litres/jour/appareil, durant 120 jours de fonctionnement)

Au total, la facture gaz s’est donc élevée à 25 k€ TTC, 1 889 € TTC pour l’électricité, et 384 € TTC pour l’eau.